偶极矩（Dipole Moment）。从根本上说，它源于分子内正负电荷中心的不重合DOI：10.1038/nature12150

1. 键偶极矩 (Bond Dipole Moment)

，即（Electronegativity）存在差异δ–δ）。这种正负电荷的分离形成了一个微观的键偶极矩正是用于定量描述这种电荷分离程度的物理量，即μ= q×d。

（Debye, D），1 D等于3.336×10-30库仑·米对于含有两个以上原子的多原子分子基于分子偶极矩的矢量和结果，分子可以被分为两类：

如果分子中所有键偶极矩的矢量和不为零，那么整个分子就表现出极性，拥有一个净的、非零的分子偶极矩。

O）。由于氧的电负性强于氢，两个O-H键都具有指向氧原子的键偶–矩。水分子的VSEPR模型预测其为角形（bent）结构，从而产生一个指向氧原子方向的显著分子偶极矩DOI：10.1038/srep14358

如果分子中所有键偶极矩的矢量和恰好为零，那么分子就是非极性的，其分子偶极矩为零。这通常发生在高度对称的分子中例如二氧化碳（CO2）分子是直线型结构，两个C=O键偶极矩大小相等、方向相反，其矢量和正好为零），其分子构型为正四面体，四个C-Cl键的键偶极矩在空间上完美地相互抵消，导致分子整体不显极性。

不仅取决于其化学键的极性，更关键的是取决于其三维空间构型。

偶极矩的应用

1. 预测物质的溶解性

相似相溶。

具有较大偶极矩的极性分子倾向于溶解在极性溶剂中（如水、乙醇），而非极性分子则倾向于溶解在非极性溶剂中（如己烷、苯）偶极–偶极相互作用（dipole-dipole interactions）来稳定体系，从而促进溶解实验测定的偶极矩数据是推断和验证分子空间构型的有力工具一个经典的例子是二氯乙烯（C2Cl2。而反式-1,2-二氯乙烯的两个C-Cl键偶极矩方向相反，矢量和为零，是非极性分子DOI：10.1038/ncomms5376

3. 理解分子间作用力与物质物理性质

这种作用力是范德华力。这会显著影响物质的宏观物理性质，例如沸点、熔点和蒸发焓（偶极矩为0 D）的沸点（-101℃），这正是由偶极–偶极作用力贡献的差异所致。

4. 在光谱学中的应用

只有具有永久偶极矩的分子才能吸收微波辐射并产生转动能级的跃迁。通过分析分子的转动光谱，可以极其精确地测定其键长和键角等结构参数，而这一切都以分子具有非零偶极矩为前提。

怎么计算偶极矩

理论计算和实验测量矢量加和法：，从而估算出整个分子的偶极矩。这种方法较为直观，但依赖于经验性的键矩数据，精度有限DOI：10.1038/s41467-020-17832-y

随着计算机技术的发展，基于量子力学的从头计算法（ab initio）和密度泛函理论（DFT）等已成为计算偶极矩的强大工具。这类方法通过求解分子的薛定谔方程，获得体系精确的电子波函数和电子密度分布，进而直接计算出分子的总偶极矩。这种方法的优点是不依赖经验参数，理论精度高，能够处理复杂分子体系。

2. 实验测量

介电常数。该方法的基本原理是：将待测物质置于电容器两极板之间，在外加电场的作用下，极性分子会倾向于沿着电场方向取向。

（Dielectric Constant,）。通过测量物质在不同温度下的介电常数和密度，可以利用德拜方程（。DOI：10.1038/s41598-023-45049-8

小结

是描述分子内电荷分布不均的关键矢量，其产生源于原子电负性的差异，而其最终数值则取决于分子中所有键偶极矩的矢量和，与分子的三维空间构型密切相关它不仅是判断分子极性的，更在预测溶解性、解析分子结构、理解分子间作用力以及光谱分析的重要桥梁。